心臓リモデリング抑制のための最適な抗炎症療法の検討

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K09453
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 天野 篤 順天堂大学, 医学部, 教授 (70338440)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松下 訓 順天堂大学, 医学部, 准教授 (20407315)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 炎症 / 心筋梗塞 / 細胞治療

Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年度の解析の測定ポイントを増やし、心筋傷害後に惹起される炎症性物質の発現がどのような動きを見せるのか、また虚血部位によってその発現がどのように異なるのかを測定した。マウスの心筋梗塞を作成し,梗塞後1,2,3,5,7および14日目に心臓を摘出した。心筋梗塞中心部（MI）、周囲巣（PMI）および遠隔部位（RM）をそれぞれ切り出しmRNAを抽出、RT-PCR法にて炎症性サイトカインの発現をMI群と非手術群 (CTL) と比較検討した。各群における遺伝子発現の最大（小）値（-fold, CTLとの比較発現量）とその時間ポイント（日）とはそれぞれ、TNFα: MI=14.5, PMI=9.3, RM=1.9 (d1), IL-1β: MI=206.1, PMI=127.0, RM=7.9, IL-2: MI= 25.1, PMI=14.7, RM=4.7 (d1), IL-6: MI= 315.4 , PMI=133.7, RM=2.9, IL-10: MI= 19.4, PMI=12.9, RM=2.2 (d7)と、TNFα, IL-1β, IL-6はMI後1日目でピークを迎え、その後急激に低下したのに対し、IL-2は上昇が遷延した。IL-10は5日目から上昇しその後も上昇が続いた。vWFは5日目から急に上昇し、14日目にも増加傾向であった。一方でVEGFおよびVEGF-R2はこの観察期間では有意な上昇を示さなかった。ANG1は軽度上昇を認め、ANG2に14日目も20.1と大きな発現増加を認めた。これらのことから、心筋梗塞後の組織炎症は1-2日目であり、その後は漸減するが、その程度はサイトカインによって異なること、血管新生は5日目から継続して起こり、また抗炎症性サイトカインの発現増加も見られたことから、このタイミングでの細胞投与が最も有効であると考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実際のin vivoの検証にて炎症性および抗炎症性サイトカインや組織修復にかかわる因子の遺伝子動向を確認できた。また当初の研究計画では、心筋梗塞巣のみの遺伝子発現を比較検討していたが、群間内においてもばらつきがみられたこと、また心筋梗塞後の遺伝子発現のピークの経時変化にも多様性がみられた。この要因として群間内のばらつきに関しては、心筋梗塞巣とその周囲とで炎症の発現に大きな差が生じている可能性が考えられ、また炎症のピークを確実にとらえるため、より細かな経時変化の検討が必要であると考えられた。
これらの結果を踏まえ本年度は、①梗塞巣と周囲巣、遠隔部位とを厳密に区別するとともに梗塞巣は中心部のみの組織を採取、②より細かいタイムポイントの設定を行い検討をした。すると当初の予測よりも部位による遺伝子発現の際がみられたこと、また遺伝子によっては遠隔部位にも影響を与えるものと、そうでないものとの明確な違いが明らかになった。また心筋梗塞後の遺伝子発現はよりダイナミックな動向を示していることが明らかになった。一方でタイムポイントを増やした分、動物モデル作成に予定以上に時間がかかったが、炎症の動向を知るという目的は達成できた。また実験方法そのものには大きな変更は必要なく、これまでのところおおむね順調に経過していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

本年度までの検討から炎症性サイトカインのピーク値と、それに引き続きおこる抗炎症性サイトカイン、血管新生やコラーゲンなどの遺伝子発現の動向を明らかにした。今後は、これらの炎症にかかわる因子の相互作用の検討を行い、炎症の機序を明らかにするとともに、この炎症をどのタイミングで抑制すべきか、また炎症のコントロールを行うことによりその後の心機能にどのような影響を及ぼすかの検討を行う。
これまで我々が用いている心筋由来幹細胞や末梢血由来幹細胞には心筋への直接分化能が低いかほとんど見られないものの、炎症性サイトカインを抑制するとともに、血管再生能力を高めることが知られている。これらの細胞を①炎症極期に投与、もしくは②抗炎症サイトカインが発現する際に投与することによりサイトカイン発現の動向にどのような変化がみられるかを再び遺伝子発現をもとに検証するとともに、心機能を小動物用超音波機器を用いて測定する。これにより、心筋傷害後の「炎症」が細胞および臓器におよぼす影響をより詳細に解明できるとともに細胞治療の最適介入時期の決定に寄与できると考えている。

Causes of Carryover

本年度はほぼ予定通りの研究進捗であった。このため本年度分として割り振った予算も多少の残額があったもののほぼ予定通り使用した。